Технологии описания предметной области

Классификация ИС.

Классификация информационных систем управления зависит от видов процессов управления, уровня управления, сферы функционирования экономического объекта и его организации, степени автоматизации управления.

Основными классификационными признаками автоматизированных информационных систем являются:

§ уровень в системе государственного управления;

§ область функционирования экономического объекта;

§ виды процессов управления;

§ степень автоматизации информационных процессов;

§ уровень структурированности решаемых задач;

§ характер использования информации.

В соответствии с признаком классификации по уровню государственного управления автоматизированные информационные системы делятся на федеральные, территориальные (региональные) и муниципальные ИС, которые являются информационными системами высокого уровня иерархии в управлении.

ИС федерального значения решают задачи информационного об­служивания аппарата административного управления и функционируют во всех регионах страны.

Территориальные (региональные) ИС предназначены для решения информационных задач управления административно-территориальными объектами, расположенными на конкретной территории.

Муниципальные ИС функционируют в органах местного самоуправления для информационного обслуживания специалистов и обеспечения обработки экономических, социальных и хозяйственных прогнозов, местных бюджетов, контроля и регулирования деятельности всех звеньев социально-экономических областей города, административного района и т. д.

Классификация по области функционирования экономического объекта ориентирована на производственно-хозяйственную деятельность предприятий и организаций различного типа. К ним относятся автоматизированные информационные системы промышленности и сельского хозяйства, транспорта, связи, банковские ИС и др.

По видам процессов управления ИС делятся на:

ИС управления технологическими процессами предназначены для автоматизации различных технологических процессов (гибкие техно­логические процессы, энергетика и т. д.).

ИС управления организационно-технологическими процессами пред­ставляют собой многоуровневые, иерархические системы, которые сочетают в себе ИС управления технологическими процессами и ИС управления предприятиями.

Наибольшее распространение получили ИС организационного управления, которые предназначены для автоматизации функций управленческого персонала. Учитывая наиболее широкое применение и разнообразие этого класса систем, часто различные информационные системы понимаются именно в этом толковании. К этому классу ИС относятся информационные системы управления как промышленными фирмами, так и непромышленными экономическими объектами — предприятиями сферы обслуживания. Основными функциями таких систем являются оперативный контроль и регулирование, оперативный учет и анализ, перспективное и оператив­ное планирование, бухгалтерский учет, управление сбытом и снабжением и решение других экономических и организационных задач.

Интегрированные ИС предназначены для автоматизации всех функций управления фирмой и охватывают весь цикл функциониро­вания экономического объекта: начиная от научно-исследовательских работ, проектирования, изготовления, выпуска и сбыта продукции до анализа эксплуатации изделия.

ИС автоматизированного проектирования (САПР) предназначены для автоматизации функций инженеров-проектировщиков, конструкторов, архитекторов, дизайнеров при создании новой техники или технологии. Основными функциями подобных систем являются: инженерные расчеты, создание графической документации (чертежей, схем, планов), создание проектной документации, моделирование проектируемых объектов.

Корпоративные ИС используются для автоматизации всех функций управления фирмой или корпорацией, имеющей территориаль­ную разобщенность между подразделениями, филиалами, отделениями, офисами и т. д.

ИС научных исследований обеспечивают решение научно-исследо­вательских задач на базе экономико-математических методов и моделей.

Обучающие ИС используются для подготовки специалистов в системе образования, при переподготовке и повышении квалификации работников различных отраслей экономики.

По степени автоматизации информационных процессов ИС подразделяются на:

Ручные информационные системы, которые характеризуются отсут­ствием современных технических средств обработки информации и выполнением всех операций человеком по заранее разработанным методикам.

Автоматизированные информационные системы — человеко-машинные системы, обеспечивающие автоматизированный сбор, обработку и передачу информации, необходимой для принятия управленческих решений в организациях различного типа.

Автоматические информационные системы характеризуются выпол­нением всех операций по обработке информации автоматически, без участия человека, но оставляют за человеком контрольные функции.

Классификация ИС по признаку структурированности задач.

Чем точнее математическое описание задачи, тем выше возможности компьютерной обработки данных и тем меньше степень участия человека в процессе ее решения. Это и определяет степень автоматизации задачи.

Различают три типа задач, для которых создаются информационные системы: структурированные (формализуемые), неструктурированные (неформализуемые) и частично структурированные.

Структурированная (формализуемая) задача - задача, где известны все ее элементы и взаимосвязи между ними.

Неструктурированная (неформализуемая) задача - задача, в которой невозможно выделить элементы и установить между ними связи.

В структурированной задаче удается выразить ее содержание в форме математической модели, имеющей точный алгоритм решения. Подобные задачи обычно приходится решать многократно, и они носят рутинный характер. Целью использования информационной системы для решения структурированных задач является полная автоматизация их решения, т. е. сведение роли человека к нулю. Примером структурированной задачи является, например, расчет заработной платы.

Решение неструктурированных задач из-за невозможности создания математического описания и разработки алгоритма связано с большими трудностями. Возможности использования здесь информационной системы невелики. Решение в таких случаях принимается человеком из эвристических соображений на основе своего опыта и, возможно, косвенной информации из разных источников.

По характеру использования информации различают: информационно-поисковые и информационно-решающие системы.

Информационно-поисковые системы производят ввод, систематизацию, хранение, выдачу информации по запросу пользователя без сложных преобразований данных. Например, информационно-поисковая система в библиотеке, в железнодорожных и авиа кассах продажи билетов.

Информационно-решающие системы осуществляют все операции переработки информации по определенному алгоритму. Среди них можно провести классификацию по степени воздействия выработанной результатной информации на процесс принятия решений и выделить два класса: управляющие и советующие.

Управляющие ИС вырабатывают информацию, на основании которой человек принимает решение. Для этих систем характерны тип задач расчетного характера и обработка больших объемов данных. Примером могут служить система оперативного планирования выпуска продукции, система бухгалтерского учета.

Советующие (экспертные) ИС вырабатывают информацию, которая принимается человеком к сведению и не превращается немедленно в серию конкретных действий. Эти системы обладают более высокой степенью интеллекта, так как для них характерна обработка знаний, а не данных.

Современные средства ИТ формируют собственные информационные модели предметных областей и функциональные модели реализуемых ими процессов, которые во многих случаях оказываются несовместимыми. Это происходит из-за отсутствия согласованных подходов к их разработке. Кроме того, при усложнении моделируемых систем требуется учет все большего количества факторов, в том числе и из других предметных областей. Указанные проблемы могут быть решены за счет:

• согласования информационных представлений об объектах и процессах;

• организации активного обмена согласованной информацией между деловыми партнерами;

• исчерпывающего анализа всех факторов, влияющих на конкурентоспособность в современном представлении.

Все эти подходы были объединены в рамках концепции CALS (Continuous Acquisition and Life-Cycle Support — Поддержка Жизненного Цикла Изделий). Позднее CALS стала «Бизнесом в Высоком Темпе» (Commerce At Light Speed), где подчеркивалась переориентация этих технологий в направлении Информационных Магистралей и Электронной Коммерции. Фундамент CALS-технологий — это система единых международных стандартов ISO 10303 (STEP — Standard, Exchange, Product) и ISO 13584 (P_LIB).

ISO 10303 — международный стандарт для компьютерного представления и обмена данными о продукте. Цель стандарта — дать нейтральный механизм описания данных о продукте на всех стадиях его жизненного цикла, не зависящий от конкретной системы. Природа такого описания делает его подходящим не только для нейтрального файла обмена, но и в качестве базиса дляреализации и распространения баз данных о продукте, а также для архивирования.

ISO 13584 представляет информацию о библиотеке изделий вместе с необходимыми механизмами и определениями, обеспечивающими обмен, использование и корректировку данных библиотеки изделий. Имеется в виду обмен между различными компьютерными системами и средами, связанными с полным жизненным циклом продукта, где могут использоваться изделия библиотеки, включая проектирование, изготовление, эксплуатацию, обслуживание и утилизацию продукта.

По существу CALS-стандарты включают в себя три группы:

§ функциональные стандарты, определяющие процессы и методы формализации;

§ информационные стандарты по описанию данных о продуктах и процессах;

§ стандарты технического обмена, контролирующие носители информации и процессы обмена данными между передающими и принимающими системами.

На сегодня в качестве функциональных стандартов в CALS рассматриваются стандарты, определяющие функциональные требования для ввода изделий в эксплуатацию и их поддержки в течение всего жизненного цикла. Данная группа стандартов охватывает область разработки функциональных требований к следующим процессам:

• управления конфигурацией;

• поставок запасных частей (начальные и дополнительные);

• технического обслуживания, ремонта и капитального ремонта;

• модификации и пересмотра (обновления информации) эксплуатационного мониторинга и сообщения о неисправностях.

Область действия рассматриваемых стандартов включает также информацию, необходимую для работы организаций заказчика и поставщика, а также для обмена данными между ними. Международные стандарты создаются на основе опыта разработки множества существующих стандартов в разных странах.

Помимо вышеуказанных стандартов, охватывающих функциональные спецификации в области логистики, в CALS широко используется способ функционального моделирования, разработанный ранее в проекте USAF «Интегрированное производство» и называемый IDEF0.

ISO 10303 организован в серии томов, каждый из которых публикуется отдельно. Тома этого международного стандарта распределены по следующим сериям: методы описания, интегрированные ресурсы, протоколы приложений, наборы абстрактных тестов, формы реализации и тестирование соответствия. Утверждать, что ISO 10303 является стандартом обмена данными о продукте, можно лишь при Расширенной трактовке STEP (ISO 10303) как стандарта, включающего в себя стандарты P_LIB и MANDATE. С технологической точки зрения это так и есть, поскольку P_LIB и MANDATE строятся на базе стандарта STEP, заимствуя из него методы описания (язык EXPRESS), формы реализации (обменный файл и интерфейс доступа к данным) и, при необходимости, интегрированные ресурсы (информационные структуры).

Структура представления знаний моделируется при объектно-ориентированном подходе в виде иерархии классов с механизмом наследования общих свойств. Реализация такого подхода возможна в двух вариантах:

§ некоторый набор знаний сразу доводится до уровня машинной программы;

§ проводится раздельное моделирование иерархии понятий и функциональных связей, из описания класса исключаются методы, описание становится декларативным и уже не связано с использующей его программой.

Во втором варианте проектирование программного продукта включает три вида деятельности: информационное моделирование, функциональное моделирование и программную реализацию. Стандарт STEP (в расширенной трактовке) обеспечивает интеграцию понятий в предметной области «промышленное производство продукции», представляет единую информационную модель этих понятий в виде, формализованном на уровне спецификаций языка Express.

Функциональное моделирование отвечает за второй элемент представления знаний — функциональные связи между понятиями. Интеграция знаний в этой области пока осуществляется без привлечения ЭВМ (в основном, это интеграция логистических проработок под эгидой SOLE), хотя предпринимаются попытки как-то регламентировать представление знаний, в частности, средствами IDEF0. В стандарте STEP средства IDEF0 используются для иллюстративного представления сферы использования приложения — программной реализации стандартного протокола приложения (АР), содержащего специализированную информационную модель.

Наконец, стандарт STEP касается и третьего компонента проектирования — программной реализации стандартного АР. Для каждого стандартного протокола его разработчиками составляется набор абстрактных тестов, по которому проверяется реализация протокола на соответствие требованиям АР. Следует отметить, что структура функциональной модели приложения (значит, и представление в ЭВМ функциональных связей между понятиями) не определяется стандартом STEP, а лишь ограничивается снизу требованием, чтобы ЭВМ «владела» понятиями информационной модели по крайней мере на уровне минимальных требований, заданных набором абстрактных тестов.

Проектирование комплексной по предметной направленности, интегрированной и, обычно, большой по размеру БД стало сложной задачей. Наличие целостной методологии проектирования позволило позаботиться о системах автоматизации проектирования БД. Этому способствовало наличие технологического опыта в организации и компьютерной поддержке систем разработки программного обеспечения и, с другой стороны, использование активных интегрированных словарей-справочников данных (DD/D, Data Dictionary/Directory). Так возникли системы CASE (Computer Aided System Engineering) — системы для структурного проектирования БД и связанных с ними ИС, ориентированные на модели данных, реализованные в различных СУБД. Наибольшую популярность получили CASE-системы для реляционных СУБД с SQL-моделями данных, a DD/D переименовался в CASE-депозитарий проектируемой ИС.